способ возведения сваи в вечномерзлом грунте

Формула изобретения

СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАИ В ВЕЧНОМЕРЗЛОМ ГРУНТЕ, включающий пробуривание скважины, установку в нее ствола сваи с заполнением пространства между стволом и стенками скважины водонасыщенным грунтом с последующим его промораживанием, отличающийся тем, что пространство между стволом и стенками скважины заполняют кусками мерзлого водонасыщенного грунта, а затем производят оттаивание верхней части пространства до превышения уровня образующейся при оттаивании грунтовой массы над кусками мерзлого грунта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при устройстве свайных фундаментов под здания и сооружения и монтаже анкерных устройств для закрепления трубопроводов в вечномерзлых грунтах.

Известен способ возведения сваи в вечномерзлом грунте, включающий пробуривание скважины, установку в нее ствола сваи с заполнением пространства между стволом и стенками скважины водонасыщенным грунтом с последующим его промораживанием.

Этот способ является наиболее близким к предложенному и принят за прототип.

Недостатком известного способа является наличие "мокрых" процессов, связанных с доставкой к месту работ теплой воды, измельченного грунта и перемешиванием их до необходимой консистенции на строительном объекте и заливке в скважину, что трудоемко в условиях отрицательных температур при производстве работ в вечномерзлых грунтах.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: повышение производительности за счет экономии тепловой энергии при неполном оттаивании кусков мерзлого грунта;

исключение "мокрых" процессов по приготовлению и заливке грунтового раствора в скважину;

исключение необходимости разработки и измельчения грунта для приготовления грунтового раствора;

исключение транспортных расходов по доставке измельченного грунта из карьера к месту производства работ.

На фиг. 1 изображена начальная стадия бурения скважины; на фиг. 2 скважина с установленным в ней стволом сваи, в разрезе; на фиг. 3 то же, с заполнением пространства между стволом и стенками скважины кусками мерзлого, водонасыщенного грунта; на фиг. 4 то же, оттаивание верхней части пространства между стволом и стенками скважины.

Способ осуществляют следующим образом.

Шнеком 1 бурового станка в вечномерзлом грунте пробуривают скважину 2, в которую опускают ствол 3 сваи. Пространство между стволом 3 и стенками скважины 2 заполняют кусками мерзлого водонасыщенного грунта 4. Затем оттаивают верхнюю часть указанного пространства паром, подаваемым через паровую иглу 5 до превышения уровня выделившейся в процессе оттаивания грунтовой массы над кусками мерзлого грунта.

В процессе оттаивания кусков мерзлого грунта в верхней части пространства между стволом сваи и стенками скважины образуется оттаявшая водонасыщенная грунтовая масса, которая стекает вниз, проникая между кусками мерзлого неоттаянного грунта. Также вниз стекает теплая вода, образовавшаяся при конденсации пара. Постепенно водонасыщенная грунтовая масса заполняет пустоты между неполностью оттаявшими кусками мерзлого грунта по всей глубине скважины и поднимается над их уровнем. Превышение уровня выделившейся в процессе оттаивания грунтовой массы над кусками мерзлого грунта является контрольным показателем для завершения работ.

Восстановление отрицательных температур в оттаянном грунте (промерзание) происходит в течение 2-3 сут. В течение этого времени происходят следующие процессы:

продолжается оттаивание кусков мерзлого грунта в нижней части скважины под действием теплопередачи от верхних слоев оттаянного грунта с образованием дополнительного объема оттаявшего грунта;

происходит консолидация водонасыщенной грунтовой массы с оседанием минеральных частиц вниз и отжатием свободной воды вверх;

в нижней половине скважины образуется структура из оттаянного грунта пластической и текучей консистенции с включениями мерзлых кусков грунта, не успевших оттаять полностью.

После промерзания грунта происходит вмораживание кусков мерзлого грунта в водонасыщенную грунтовую массу. За счет этого значительно уменьшается объем промораживаемого грунта и соответственно сокращается время промораживания. Это позволяет использовать способ для возведения свай в пластичномерзлых грунтах.

Особенно эффективен способ при строительстве в пластичномерзлых грунтах линейных сооружений, например, для погружения анкеров и свай при прокладке трубопроводов и строительстве линий электропередач.